İLETKEN MALZEME OLARAK ALÜMİNYUM

Çeviren: Orhan Zeki DEMİRAY / Elk. Yük. Müh.

Bakır gibi diğer iletken malzemelerin 10.000 yıldan daha fazla bir tarihi olmasına karşın alüminyum ancak yaklaşık 100 yıldan beri teknik olarak imal edilebil mektedir. Alüminyumun özgül elektriki iletkenliğin den sadece gümüş, bakır ve altınınki daha iyi olduğun dan elektro teknik amaçlar için teknik bakımdan imal edilmesi kısa süre önce gerçekleştirilmiştir. Bugün için alüminyum geleneksel rakip malzemelere karşı pek çok elektroteknik kullanım alanına girmekte veya yükselen bir kullanım payı kazanmaktadır. Bu gelişimin nedeni Çizim 1'den görülebilmektedir. Küçük iletken kesitlerinde bağlama tekniği için esas sorun; alüminyumun, çok iyi yalıtkan özelliğe sahip ve temaslarda sorun olan, tabii oksit tabakasıdır. Di ğer taraftan bu ince, son derece yoğun oksit tabakası çok iyi aşınma dayanımını sağlamaktadır.özel kulla nımlarda küçik kesitli Al iletkenlerin bağlanma soru nunun kaplama iletkenler (ekseriya bakır veya nikel kaplama tabakalı) kullanımı ile giderilme olanağı var dır; bununla birlikte bu iletken sistemi, bakır iletken lere nazaran mevcut olan fiyat avantajının geniş ölçü de ortadan kalkması nedeniyle şimdiye kadar uygu lanmamıştır.

Çİ Zİ M ı. Al, Cu, Ag, Ni, Fe'in iletkenlikleri

Pek çok kullanım alanında (havai hatlar, yeraltı kab loları, baralar), özel saf alüminyumdan (E Al) veya E AIMgSi ve E AIMg (AA 5005) sîrisinden yüksek da * Bu makale ETZ dergisinin 1980 yılı 6, sayısından çevril miştir.

yanımlı iletken alüminyum alaşımlarından imal edilen elverişli ve uluslararası normlara uygun malzemeler yeterli olmaktadır. Çok iyi biçimlendirilmiş, malze meye uygun bağlayıcılar bağlama tekniği prensipleri yönünden sorun da yaratmamaktadır. Diğer durum larda (telekomünikasyon iletişim kabloları, iç tesisat oto elektrik tesisatı vs.) sorun, kullanma amacına uy gun olarak özellikleri düzeltilmiş (süneklik, kontakt özelliği, dayanım vs.) özel alüminyum alaşımları ile çözümlenmektedir. Malzemenin optimal bir uyumunu gerektiren bu kullanım alanları alüminyum endüstrisi nin gelişiminde önemli bir rol oynamış ve metalürjide bilhassa önemli araştırmalara neden olmuştur. Alümin yumun piyasa hakimiyetinin çok üstün olmamasına rağmen örneğin on yıl kadar önce havai hat tesisinde olduğu gibi, son yıllarda düşük bakır fiyatları nede niyle engellendiği halde sürekli bir gelişim içinde ol duğu gözlenmektedir.

Alüminyumun kısa devre rotorlu endüksiyon motorla rında kullanımı, bu motor tiplerinin yaygınlaşmasına rağmen, pek az başarılı olmuştur. Bununla birlikte çok yüksek iletkenlik yönünden sorun olmaması kıs men de büyük bir yol alma momenti elde edilmesi için elektriki iletkenliğin düşük olması yüzünden mümkün olan ölçüde geriye dönülmüştür. Bu kullanım alanında fiziksel özelliklerin uygun bir biçimde düzenlenebil mesi ve seçilen malzeme tipinin yeterli bir düzeyde döküme elverişli olması önemlidir, özel alaşımların çeşitleri kullanım yerine göre Al 99,7'lik saf alümin yumdan AlSi (Cu, Fe, Mn, Cr, Ti)'ye kadar geniş bir sahayı kapsamaktadır.

ELEKTROTEKNİK İÇİN SAF ALÜMİNYUM (E AI)

E Al, alüminyumdan üretilen dünya çapında en önem li iletken malzemedir ve yapısı ve yarı mamul olarak mekanik dayanım değerleri bakımından uluslararası normlaştırılmıştır. Malzeme terkibinde asgari % 99,5 alüminyum olması gerekir ve örneğin bu husus DİN 1712'de normlaştırılmıştır. Alüminyum Birliği'nin (AA)'nın Avrupa'da da daima önemli olan standardla rına göre malzeme uluslararası kullanılan bu kaidelere göre AA 1350 (daha önce EC) sembolü ile gösteril mektedir ve DIN'de olduğu gibi iletkenliği aşırı düşü ren Cr, V, Mn ve Ti elementleri bakımından özel sınır landırmalar dikkate alınmaktadır.

Prensip olarak saf metaldeki her karışım ve katkı elek triki iletkenliği düşürmektedir. Her bir elementin bek lenen iletkenlik düşümü üzerine etkisi birbirinden çok farklıdır. En büyük etkiye katkının kristal yapısının (çözülmüş ve ayrılmış karışık kristal) tipi de sahiptir. (2, 3 veya 4) no'lu kaynaklardan da görüleceği üzere, yukarıda sayılan metaller dışında alüminyum endüstri sinde de sık kullanılan alaşım metali Zr önemli rol oy namaktadır. Bu sınırlamalardan dolayı E Al'ın imalin de sadece saf primer,alüminyumun söz konusu olduğu anlaşılmaktadır.

Normlaştırılmış yapı vaka E Al'ın imali için kesin bir prensip teşkil ediyorsa da, iletken malzemenin istenen elektriki ve mekaniki özelliklerine erişmek, pek o ka dar önemli olmamaktadır. Normlara uyulmasında da pek çok farklılık olmakta veya ayarlanabilmektedir. Pratikte, özel eritme işlemi ile (örneğin Bor'la), elek troliz yoluyla elde edilen metallerde ekseriya binde birkaç oranında mevcut olan Ti ve V elementleri mü saade edilen sınırların çok altına düşürülebilmektedir (Çizim 2). Demir ve Silisyum gibi imalata bağlı ana karışımlar iletken alüminyumun kalitesi üzerinde çok büyük rol oynamaktadır.

F< 3

Htg Cr I » Tl V

Çİ Z İ M 2. E AI muameleden önce vesonraki tipik karışımları. Grafize edilen terkipti Properzl tellerin elektriki İletkenlikleri : Bor'la muameleden önce dökülmüş : 3 4 , 9 1 S/mm2 Bor'la muameleden sonra dökülmüş: 3 5 , 9 7 S/mm

Sert çekilme halinde şart koşulan % 61 IACS (35,39 S/mm2)'lik elektriki iletkenliği elde etmek için silis yum miktarında % 0,25 (DİN) veya % 0,1 (AA)'lik to lerans sınırının altına düşülmemesi gerekmektedir. Bu husus, teller için ana malzemeyi teşkil ettiğinden eko nomik imali gereken eritilerek haddeden geçirilmiş telden mamul iletken alüminyum için özellikle geçer lidir. Diğer taraftan elektroliz yoluyla elde edilen me talde ekseriya % 0,08'den fazla demir bulunmaktadır. Demir elektriki iletkenliği erime sınırına kadar (max. % 0,05) çok fazla etkilenmektedir, bu etki erime sını

rının 1/10 oranında erimiş durumda aşılması halinde azalır; bu nedenle demir miktarının farklılığı alektriki iletkenlik üzerine pek az etki eder. Buna karşın ayrıl mış demir bölümü de alüminyumun sertleşme özelliği üzerine belirgin bir etki yapmaktadır. Bu yüzden de mir çok defa mekanik özelliklerin belirli bir kullanma amacına veya belirli bir üretim metoduna uygunluğu nu sağlamak üzere katılır.

Erimiş demirin elektriki iletkenlik üzerine kuvvetli et kisi bu kalite özelliğinin imalat teknolojisine bağlılığı nın sebebi de olmaktadır. Döküm sırasında hızlı so ğutma demirin Alüminyum Karma kristali içinde doymaya erişmesine neden olur, böylece eriyikte ötektik (kolay eriyen) sıcaklıkta maksimum erimeye tekabül eden daha çok demir bulunur. Dengeli durum da tekrar imal edilen ve demir kısmı kısmen ayrışmış durumda olan yumuşak tavlama ile elektriki iletken lik belirgin şekilde düzeltilebilir. Yumuşak tavlanmış durumda asgari norm iletkenlik değeri, özgül direnci artıran yanlış soğuk şekil vermeden dolayı, sert çekil miş durumunkinden daha yüksektir, yani 36,0 S/mm2 (% 62 I ACS)'dir. Yumuşak tavlamada ayrışan demirin söz konusu etkisi ile bu değer, sert çekilmiş durumun norm değerinden çok daha kolay elde edilir, hatta yu muşak tavlanmış E AI için36,54S/mm2 (% 63 IACS) garanti edilebilir. Aşırı doyma, eşdeğer malzeme ter kibinde fakat farklı üretim teknolojisinde sert çekil miş E Al'in iletkenlik değerlerinde 1 S/mm2'lik fark ların hasıl olmasının da sebebidir. Mamulün mekanik özelliklerine ilişkin koşullar kullanım problemlerine bağlıdır. Büyük kesitli bilhassa massif (yekpare) sek tör iletkeni! (se) kablolarda keza kablo kılıflarında mümkün mertebe düşük genleşme (uzama) sınırı ve yüksek kopma uzaması gereklidir, iletken telleri zati yüklere ve germe kuvvetlerine dayanmak üzere müm kün mertebe sert olmalıdır. Daha az mukavim durum lar tercihan haralarda, küçük kesitli kablolarda ve di ğer tatbikatlarda gereklidir. Bütün tatbikat alanları için yarı mamul Alüminyumun kalitesine ilişkin DİN normları şunlardır :

DİN 40501 Bölüm 1 ila 4 : Saçlar ve Band'lar (lama lar) borular, profiller, çubuklar, teller (havai hat ilet kenleri hariç).

DİN 48200 Bölüm 5 : İletken telleri, alüminyumdan mamul teller.

Mukavemet değerlerinin E AI ile işaretlenen bölgele rini göstermek için yumuşak ve süper sert çekilmiş her iki ekstrem durum için tipik mekanik değerler aşağıda'verilmiştir :

E AI, yumuşak (0) :

Mo

= 70 N/mm2 = %50 = % 25

E Al süper sert (H 19) :

= 205 N/mm2

R m = 220 N/mm2 A10 = %7 A ı 0 0 = %1,5

Belirli kullanım sahaları için E Al ile elde edilebilen mukavemet değerleri yeterli olmayabilir. Havai hat iletkenlerinde E Al'in kullanılabilirliği, tel kütlesini şüphesiz olumsuz yönde etkileyen munzam çelik tel lerin eklenmesi ile artırılabilir. Çok büyük ve kompli ke kesitli haralarda, E Af soğuk şekil verme yöntem leri ile (çekme, haddeleme) tamamen sertleştirilebildi ği ve bu olanak belirli kesitlerde teknik yönden yük sek masraflarla ancak gerçekleştirilebildiği için, kü çük mukavet değerleri kullanılmaktadır. Bu nedenle bu tip baralar tamamen soğuk şekil verme derecesi az olan çubuk presleri ile imal edilirler.

AIMgSi İLETKEN ALAŞIMLARI

E Al'e nazaran biraz daha kötü iletkenlik göze alınır sa, mevcut mukavemet değerleri sertleştirilebilen AIMgSi iletken alaşımları ile daha büyük değerlere çı karılabilir, teknolojik bakımdan da soğuk şekil verme olanaksızdır. AIMgSi iletken alaşımlarına ilişkin norm lara E Al'e ilişkin normlara nazaran oldukça fazla farklılık göstermektedir. Bu alaşım normunun münfe rit firma variantlanna girmeksizin, hem Avrupa'da hem de ABD'nde iletken telleri için (DİN 1725'e gö re E AIMgSi, AA'ya göre 6201) ve baralar için (DİN 1725'e göre E AIMgSi, 0,5, AA'ya göre 6101) farklı kalitelerde imal edildiği tesbit edilebilir. Bunlara iliş kin koşullar ABD'nde ve Avrupa'da farklı ise de ABD1 nde büyük mukavemet değerleri yanında yüksek elek triki iletkenlik koşulu ağır basmaktadır. Avrupa'da baralar için daha yüksek bir karışım derecesine mü saade edilmektedir. İletken tellerinde ise aksine muka vemet koşulları ABD'nde daha yüksektir, bu nedenle 6201 normal E AIMgSi'den daha fazla Mg ve Si ihtiva etmektedir. Çizelge 1 E AIMgSi havai hat iletkeni ve baralara ilişkin koşullar bakımından önemli farklılık ları göstermektedir.

edilir, çok defa uygun bir şekilde soğutulmak suretiy le eriterek tavlama çubuk çekme yerine kullanılmak tadır.

Çizelge 1. AIMgSi İletken Alaşımlarının Mukayesesi

(min.)

Teslin formu

Alaşım

Sembol

iletken teli Ban

E AIMgSi 6201

E AIMgSİ

6101 6101

Aldrey T 81 F 17 F 22 T 65 T6

300 317 170 215 172 200

RP0,2 (min.)

A200 veya

A10 (min.)

x (min) S/mm1

4,0 3,0 120 160 138 172

30,5 30,5 32,0 30,0 32» 31,9

İletken tellerinde sıcak haddeleme ve soğuk şekil ver menin kombinasyonu tatbik edilir, ekseri hallerde eri terek tavlanmış bir mamul (örneğin 9,5 mm döküle rek haddelenmiş tel) kullanılır, nihai çapa göre çekilir ve ayrıca sıcak olarak haddelenir (Çizim 3 ve 4). Böy lece, kullanılan malzeme terkibinde sıcak sertleştirme ile elde edilemeyen, şart koşulan yüksek mukavemet değerleri sağlanır. E AIMgSi veya 6201 iletken teli için mamul madde daha ziyade dökülerek haddelen miş teldir. Almanya'da dökülerek haddelenmiş telin kullanımı DİN normunda tesbit edilen sarma numune sinin ağır koşulları nedeniyle zorlaştırılmıştır, kulla nım için kesin karar verici olmayan bu muayene kri terlerinin biraz hafifletilmesi şimdiye kadar yapılma mıştır. AIMgSi iletken alaşımları için en önemli DİN normları olarak şunlar sayılabilir:

DİN 40501, Bölüm 2 ve 3:Borular, profiller, çubuklar

DİN 48200, Bölüm 6: İletkenler için teller, E AIMgSi' den mamul teller.

İzah edildiği gibi burada incelenen AIMgSi alaşımları için özellikleri ısı ile muamelede ve keza soğuk şekil vermede değişebilen, sertleşebilen malzemeler söz ko nusudur. Baralarda mukavemet değerleri sıcak sertleş tirme ile (eriterek tavlama ve sıcak haddeleme) elde

ÇİZİM 3. Eritilerek tavlanmış. 4 gün soğukta dinlendirilmiş E AIMgSi Properzl tellerin sertleştirilmesi

ELEKTRtK MÜHENDİSLİĞİ 318/319 94

Sfn/ırrfl N/mM?

ÇİZİM 4. 3 mm çapında çekilmiş E AIMgSi pres tellerin sı cakta dinlendirilmesi.

Bu münasebetle, ABD'nde ki tatbikatta Avrupa'daki E AI veya E AIMgSi yerine ikame edilen, normlarda tesbit edilen diğer alternatifin yani sertleştirilemeyen AIMgl iletken alaşımı 5005'in mevcut olduğunu da hatırlatmış olalım. Bu alaşım ABD'nde muhtemelen geleneksel yönden çokça kullanılmaktadır, bununla birlikte mekanik ve fiziki özelliklerinin optimizasyo nu bakımından E AIMgSi'den daha iyi değildir.

ALÜMİNYUMDAN MAMUL DÜŞÜK ALAŞIMLI YENİ İLETKEN MALZEMELER Elektroteknikteki birkaç kullanım alanı için, bu alan da henüz alüminyumun kesin bir üstünlüğü olmadığın dan geleneksel Al iletken malzemeler tam bir güvenir lik sağlayamamaktadır. Al iletken alaşımlarının geliş mesi, uzun süredir çok değişken bakır fiyatlarının ar tışı ile en sonunda alüminyumun bu kullanım alanına da girmesini beklenir hale getirmiştir. 1978 yılına ka dar olan zamanı kapsayan süre için (1) no'lu kaynakta da topluca verilen malzeme gelişimi kabaca bir takdi mi güç olmasına rağmen, çok pratik olarak müşahade edilebilmektedir. Telefon hatları ve iç tesisat için alü minyumdan yapılan malzemeler aynı malzeme kriter lerine sahip olduğu için aşağıda özellikle bu tatbikat lar dikkate alınacaktır. Bu tatbikat için mukavemeti 120 N/mm2 ve elektriki iletkenliği mümkün olduğun ca yüksek olan "orta sertlikteki" alüminyumun kulla nılmasının avantajlı olacağı ortaya çıkmaktadır. Prob lem küçük kesitlerde sağlama tekniğinde ve kertik (çentik) hassasiyetinde kendini göstermektedir. Ku sursuz bir bağlantı için her şeyden önce düşük bir ge çiş direnci ve sünmeye karşı mümkün olduğunca yük sek bir mukavemet esas alınır (1), durumun düzeltil mesi alaşımın geliştirilmesiyle ve keza bağlayıcının ge liştirilmesi ile mümkündür.

Geçen on yıl içinde, iletkenlik değerleri pek az azal ması yanında sünme ve yüzey özellikleri daha iyileşti

rilen yüzlerce Al iletken alaşımları hazırlanmıştır. Bu nunla beraber aşağıdaki düşük alaşımlı iletken malze menin büyük önemi vardır (1).

AlFe (yaklaşık % 0,75 Fe)

Fe miktarının artışı E AI tatbikatında daima mekanik özelliklerin düzeltilmesi sonucunu doğurmaktadır. Döküm esnasında yavaş soğutmalı eski imalat meto dunda Fe miktarı, kalın iğne biçiminde AI3Fe'in te şekkül etmesinden dolayı, takriben % 0,4 ile sınırlan mıştır. Modern dökerek haddeleme metodlarmın ge lişmesi ile hızlı katılaşmadan dolayı Al3 Fe teşekkülü, mümkün olduğunca dispersoid (dağınık) formda kü çük tutulmakta ve Fe miktarı artmaktadır. ABD'nde 1969 yılında ALCOA Alaşımı CK 74 (% 0,85 Fe) pi yasaya sürülmüştür. En çok tanınanı ve teknikte çok kullanılanı Lizenz'deki Norsk Hydro tarafından üreti len Sauthvvire alaşımı Triple e (% 0,6 Fe)'dir. DOS 2 029 485'e göre Kaiser Alüminyum ekstrem olarak hatta % 3 kadar bir demir miktarını ileri sürmektedir. Bizatihi döküm esnasında çok hızlı soğutma sonucu elde edilen bu alaşım % 1,5'luk nominal Fe miktarı ihtiva etmekte ve kalite değerleri de artmaktadır (6) :

= 127 N/mm2

R = 0 2 88 N/mm2

A r = %20

x = %60,1 IACS

Dökülerek çekme tesislerinde üretilen yüksek Fe mik tarlı iletken alüminyumu, aynı mukavemet değerli E Al'e nazaran daha yüksek kopma uzaması ve oda sı caklığında daha uygun sünme özelliği sembolize et mektedir. Buna karşın artan sıcaklıkta sünme özelliği mukayese edilemeyecek kadar kötüleşmektedir (7).

AlFeMg (takriben % 0,7 Fe, takriben % 0,1 Mg)

AlFe iletken alaşımlarına cüzi miktarda Mg eklenmesi ile sünme özelliği daha da düzelmektedir. Şüphesiz bu üstünlük elektriki iletkenliği azaltmaktadır. ALCOA bu alaşımı CK 76 (% 0,75 Fe, % 0,15 Mg) ile semboli ze etmekte ve Bell baboratuvarlarında yapılan muaye nelere uygun olarak (8) sünme stabilitesinin AlFe'ye nazaran asgari 1,5 kat daha iyi olduğunu belirtmekte dir.

Bu alüminyum sınıfına Alunorf'un "Flexal" Alcan Uk'un 1320 C ve Pechiney'in A4G/L alaşımları da da hildir. AlCuMg (Takriben % 0,2 Cu, takriben % 0,5 Mg)

100°C'yi oldukça aşan sıcaklıklardaki kullanımlar için bu alaşım tipi en uygunudur (7). Alcoa CM71 (% 0,4 Cu, % 0,14 Mg) alaşımı ile piyasaya izafi ola rak yüksek alaşımlı bir çeşit sürmüş ve temas direnci ne ilişkin deneylerde fevkalade sonuçlar elde etmiştir

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ • 318/319

(Çizim 5). Daha iyi birelektriki iletkenliği, burada ta rif edilen kullanım amacı için Elektro Koppar tarafın dan imal edilen özel olarak ayrıca % 0,1 Be katılan Ductalex (% 0,2 Cu, % 0,04 Mg) sağlamaktadır. Beril yum yüzeysel oksit tabakasını değiştirir ve bu alaşı mın sünme dayanımına ilaveten temas özelliklerini de düzeltir. Bu alaşım havai hat tellerinde soğuk çekil miş durumda başarı ile kullanılmaktadır, mukavemeti ve iletkenliği E AI ile E AIMgSi arasında olup bu ge leneksel malzemelere ilave alternatif olmaktadır.

Ç İ Z İ M 5. Alcoa malzemenin vidalı bağlantı halinde temas di renci ve sünekliğl (bağlayıcı galvenize) (9 ). Sonuç lar 1 2 5 °C ve 1 2 5 yüklemeye göre. CM 71 = AICuMg (0,4 % Cu, 0,14 % Mg)) CK 76 = A I F e M g (0,75 % Fe, 0 , 1 5 % Mg) AlFe = 0 , 8 5 % Fe (CK 74) EC = E AI

Çizelge 2. 0,5 mm2 kesitli telefon tellerinin özellikleri, çekme tesisi ile nihai tavlamalı üretim.

Alaşım l'Pİ

Sembol/ imalatçı

Rm N/mm2

Rp0,1 N/mm2

A 2 5 0 iletkeni k % % IACS

AlFe

Triple e

Southwire

A4/L

AİFeMg CK 7 6

ALCOA

1320C

ALCAN UK

A4G/L

XT

E • E Kaye

AlCuMg Ductalex

Elektrokoppar

AlFeCu Stabiloy ALUSUISSE/OLIN 145

13 59,5

10 59,6

14 59,5

12 57,8

8 59,0

10,5 57,9

19 60,3

11 59,8

(imalatçı bilgileri)

Bu en önemli alaşım tiplerinden başka, burada ancak birkaç tanesine temas edilecek, uygun özellikli daha pek çok enteresan alaşımlar mevcuttur. Çeşitli testle

re göre Southvvire alaşımı Super T (% 1 Co) çok uy gun görülmektedir (11), fakat aşırı maliyetinden dola yı şimdiye kadar pratik uygulamaya geçilememiştir. Mümkün olan element kombinasyonları AlFeCu (tak riben % 0,6 Fe, takriben % 0,2 Cu) alaşım serisine, Stabiloy (Alusuisse/Olin) ve MS 122 (BICC) alaşımla rına keza AlFeSi (takriben % 0,6 Fe, takriben % 0,1 Si) serisinden örneğin piyasaya sürülen Almhoflex (12,13) (Alumetal) ve A4 S/L (Pechininey) alaşımları na nazaran avantaj da sağlamaktadır. Bir kısmı gerçek ten değişik tipte olan (egzotik) Al iletken alaşımları nın pek çoğu değişik tipte Japonya'da geliştirilmiştir. Çizelge 2, telefon telleri imalatında erişilen kalite de ğerleri bakımından birkaç alaşımı bir arada göster mektedir. Açıktır ki, mukavemet değerleri nihai tavla maya bağlı olarak değişeceğinden, bilgiler sadece ge nel olarak değerlendirilmelidir.

Mamulün özelliklerinden başka ilaveten alaşımının iş lenebilmesi de gözden geçirilmelidir. Ekseri düşük ala şımlı iletken alaşımların işlenmesinde hemen hemen E Al'deki gibi, yani bakırın işlenmesinden biraz daha kötü, üretim gücüne erişebildiği kabul edilmektedir. (14) no'lu kaynaktan AlFe alaşımı Triple e'nin bir kaç mahzuruna rağmen diğer alaşımlara karşı, işlene bilme özelliği çok iyi olduğundan zamanla üstünlük kazandığı belirtilmektedir. Telefon tellerinde üretim hızı tel izolasyonu için karıştırıcı (ekstruder) ve sürek li tavlamalı "line" metodundan dolayı mutaden 25 ila 30 m/s civarında kalmasına rağmen 60 m/s'ye kadar çekme hızlarına erişilebilmektedir. Çapları 0,06 mm' ye kadar olan teller iyi bir çekme ve laklanma elveriş liliği ile imal edilmektedir. Burada söz konusu edilen geliştirilmiş iletken alaşımlarının önemli bir tatbik sahası telefon kabloları imalinde bakırın yerine kulla nılmasıdır. Alüminyum geniş kapsamlı olarak şimdiye kadar İngiltere'de kullanılmıştır (15, 16). Teknik so runlar bağlama tekniğinin, kablo tiplerinin keza mal zeme kalitelerinin standardizasyonu ile çözülmüştür. Pek çok iletken alaşımlarına (AlFe, AlCuMg, AİFeMg) BPO'nun koşullarına uygun olduğu takdirde izin ve rilmektedir : Rm = en az 110 N/mm2

Rpn «ı> =ı enaz 9 0 N/mm2

A ı Q ı . = en az % 5

X = en az % 60,66 IACS

Avrupa'da imal edilen 4.000 t/a Triple e'nin % 90'ı telefon kablolarında kullanılmaktadır (14). Düşük ala şımlı Al iletken alaşımlarının diğer üreticilerinin mik tarı bizce bilinmemektedir. Fransa'da da bakır yerine alüminyum kullanılmasında büyük bir gelişme vardır (17).

ABD'nde 1978 yılında yalnız iç tesisat için takriben 40.000 ton ve laktı tel için takriben 20.000 ton Alü minyum kullanılmıştır (14). Bunlar arasında Triple e' nin payı takriben % 10'dur. ABD'nde alüminyum iç tesisatlarında yıllar önce husule gelen arızalar uygun olmayan bağlama sistemli E Al'in kombinasyonların dan kaynaklanmakta idi. İzole bir oksit tabakasının do ğurduğu problemin kontakt malzemesi ile kaplamak suretiyle çözümlenmesine ilişkin pek çok deneyin ya pılmış olduğu da gözden kaçmamaktadır (13 no.lu li teratüre bakınız). Bu husus teknik yönden tam anla mıyla 1963 yılında Texas Instruments tarafından çö zümlenmiş fakat üretimin pahalanmasından dolayı bu güne kadar uygulanmamıştır. Kaplama maddesi olarak bakır veya nikel keza kalay da kullanılmaktadır.

ROTOR ALÜMİNYUM Alüminyumun elektroteknikte en önemli kullanım sa hası kısa devre rotorlu endüksiyon motorlarıdır. Bu tahrik tipi evler ve ağır endüstri tesisleri için çok önemlidir. Bu sahada, sadece bir iş safhasında Al ilet ken çubuklar, bağlama bilezikleri ve soğutma vantila törleri söz konusu olduğu ve çalışırken kompakt imal tipi avantaj sağladığı için (stabil, sessiz, oluklardan tam yararlanma, parçaların kaymaması ve gevşeme mesi ki bu husus daima vuruntuya neden olur, bakır rotora nazaran ağırlığın yarı yarıya azalması), daha önce bakır telli demir lamel konstrüksiyon kullanılır ken, şimdi demir lamelli alüminyum kombine dökümü kullanılmaktadır. Kullanılan Al iletken alaşımları bu raya kadar izah edilen Al iletken alaşımları ile aynı özelliklerde imal edilmemektedir. Burada aranılan üs tünlük yüksek bir mutlak değer bakımından elektriki iletkenlik olmayıp bilakis iletkenliğin biraz azalması ve yeterli dökülebilme özelliğidir, özgül iletkenliğin* mutlak değeri, hem mümkün oldu ğunca yüksek hem de çok düşük iletkenlikti alümin yumun kullanılmasından dolayı, motor koşullarına bağlıdır. Yüksek bir iletkenlik nominal yükte vaka ve rimi yükseltir, fakat iyi bir yol alma momenti ve kü çük yol alma akımı ise sadece düşük iletkenlikle sağla nabilmektedir. Hemen hemen bütün alüminyum ima latçılarının kendi bilgileri ile optimize ettikleri özel rctor alaşımları mevcuttur. (18) no.lu literatürde tav siye edilen malzemeler Çizelge 3'de verilmiştir.

Çizelge 3. Rotor alaşımları

Kullanım Y eti

lletkenlk Al

Cu

% IACS *

*

Küçük rotorlar

(130 mm. den küçük) 59

Büyük rotorlar

Y üksek yol alma

momentti rotorlar

99,70 99,50 99,50

99,00 99,00

0,10

3,0 4,0

BİLEŞİM

Fe

Si

0,40 0,80 0,55 0,75

0,8 1,1

0.25 0,15

4,5 6,0 7,5 9,5

FeSİ

1,5 1,5 1,5 3

Yüksek bir özgül direnç elde etmek için çok defa, Mn, Cr, Ti veya Zr gibi iletkenliği çok düşüren elementler alaşıma katılır. Çok düşük iletkenlik koşulu rotor imali dışında, başka kullanım alanlarında da örneğin ulaştırma sistemlerindeki lineer motorların reaksiyon barakalarında kullanılmaktadır (19).

Alüminyum elektrotekniğin ayrılmaz bir parçasıdır, bu kompleks sahada kullanım hakkında iyi bir topar lama yapmak hemen hemen imkansızdır. Muhtelif kul lanımların iyi bir toparlanması 1979 yılında Mailand' da yapılan 5. INTEL raporunda (20) bulunmaktadır.

KAYNAKLAR (1) E. Kutner : Leitvverkstoffe aus Aluminium, Bericht zum Stand derTechnik, Aluminium (demnachst).

(2) F. Kutner und G.Lang: Aluminium Bd. 52 (1976), S.322. (3) G. Ivvantscheff : EinfluB des Reinheitsgrades auf die elektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaf ten von Leitvverkstoffen, DGM Symposium Bad Nau heim 1977, Verunreinigungen in Metalleri, S. 173.

(4) G. Wanser : Anforderungen an den Reinheitsgrad von Leitwerkstoffen in Kabeln, DGM Symposium Bad Nau heim 1977, Verunreinigungen in Metalleri, S. 185.

(5) H.C. Chia und E.A. Starke : The Metallurgy of Triple e, Firmeninformation Southvvire Carr. (1971).

(6) S.G. Roberts und T.R. Pritschett : Aluminium Bd. 52 (1976), S. 129.

(7) F. Kutner: Aluminium Bd. 55 (1979), S. 716undS. 790. (8) G J . Herbert, K.M. Olsen und T.D. Schlabach : Wire

J. Bd.3(1970), S. 51.

(9) P.T, Coffin: Firmeninformation der ALCOA, Pittsburgh, 19. Mai. 1970.

(10) A. Aşkman und W. Bronnvvall: ASEA Z. Bd. 18 (1975) S. 59.

(11) H.C. Chia und P.S. Keith : Wire Wire Prod. Oct. (1971), S. 101.

(12) P. Fiorini : Alluminio Bd. 44(1975), S. 324. (13) P. Fiorini: Wire ind. Bd. 46 (1979), S. 265. (14) G. Zenner : Firmeninformation Norsk Hydro Langefeld,

Dezember 1979. (15) D.R. BUsel: Kabeldrahte aus Aluminiumlegirungen eine bewahrte Substitution von Kupfer, Post Office Telecom munication Headquarters, London. (16) HJ.C. Spencer: International Wire andCable Symposium 1977, S. 149. (17) M. Gerbier : Rev. de L'Aluminium (1975), S. 471 und S. 496. (18) Aluminum Electrical Conductor Handbook, The Alumi num Ass, New York. (19) P. Furrer : Aluminium Bd. 52 (1976), S. 246.

(20) A. Perrone : Alluminio Bd. 48 (1979), S. 107.